DE1230240B - Transistorschaltung zur Bestimmung der relativ groessten Signalspannung aus einer gleichzeitig ankommenden Gruppe von Signalen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

GOId

Deutsche KL: 42d-10

Nummer: 1230240

Aktenzeichen: G 29580IX b/42 d

Anmeldetag: 30. April 1960

Auslegetag: 8. Dezember 1966

Die Erfindung betrifft eine Transistorschaltung zur Bestimmung der relativ größten Signalspannung einer gleichzeitig ankommenden Gruppe von Signalen, die jeweils den Basiselektroden einer entsprechenden Anzahl Transistoren zugeführt werden, von denen nur der Transistor mit dem größten Eingangssignal ein Ausgangssignal abgibt.

Zur Bestimmung von absoluten Spitzenwerten mehrerer aufeinanderfolgender Signale sind mehrere Möglichkeiten bekanntgeworden. Liegen die Signale als Sinusspannungen vor, so ist es üblich, diese Signale gleichzurichten und die so gewonnene Gleichspannung zu messen, da diese Gleichspannung ein Maß für den Spitzenwert der Signale ist.

Handelt es sich bei den Signalen um statistisch oder regelmäßig aufeinanderfolgende Impulszüge unterschiedlicher Höhe, so kann man auf bekannte Weise mit diesen Signalen eine beliebige Anzahl von parallelgeschalteten, einseitig leitenden Stromzweigen speisen, von denen jeder einen Halbleitergleichrichter und eine Vorspannungsquelle enthält, von denen jede eine andere Spannung abgibt. Der anliegende Signalzug wird nur von solchen Stromkreisen durchgelassen, deren Vorspannung geringer als die maximale Amplitude des anliegenden Signalzuges ist. Der Nachweis kann auf einfache Weise, beispielsweise über Relais, erfolgen. Mit einer solchen Anordnung erhält man ein integrales Amplitudenspektrum der zeitlich nacheinander zugeführten Impulszüge.

Die Aufgabe, die die Transistorschaltung nach der Erfindung lösen soll, nämlich die Bestimmung der relativ größten Signalspannung aus einer Gruppe von gleichzeitig ankommenden Signalen, läßt sich mit diesen bekannten Anordnungen nicht lösen.

Diese Aufgabe tritt in Verbindung mit gewissen Geräten auf, die Informationen in der Form von mehreren Ausgangssignalen liefern, die an die betreffende einer Reihe von Ausgangsklemmen geführt werden. Jede dieser Klemmen entspricht einem elementaren Anteil der Daten, die in dieses Gerät hineingegeben werden. Die elementaren Teile der zugeführten Daten werden im folgenden als Elemente bezeichnet. Sie sind elektrische Darstellungen von Nachrichten oder Daten und können die Form von kodierten Signalen mit verschiedenen Amplituden oder Wellenformen oder andere Konfigurationen besitzen. Diese elektrischen Darstellungen werden voneinander unterschieden, um die Identifizierung des Charakters der Nachricht, die durch das Element gekennzeichnet ist, zu ermöglichen. Nach Analyse der Eingangsdaten liefert ein derartiges Gerät Signale an mehreren der Ausgangsklemmen. Das Gerät ist so Transistorschaltung zur Bestimmung der relativ
größten Signalspannung aus einer gleichzeitig
ankommenden Gruppe von Signalen

Anmelder:

General Electric Company,

Schenectady, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,

Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Als Erfinder benannt:
Richard Evan Milford, Glendale, Ariz. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 1. Mai 1959 (810 485) - -

ausgeführt, daß die dem empfangenen Element zugeordnete Ausgangsklemme ein Signal abgibt, dessen Amplitude größer als die der Signale aller anderen Ausgangsklemmen ist.

Die Schaltung zur Bestimmung der größten Signalspannung aus einer Anzahl von Signalen soll beispielsweise in Geräten zum automatischen Erkennen von verschiedenen Schriftzeichen in Verbindung mit datenverarbeitenden Anlagen Verwendung finden.

Ein von einem Schriftzeichen abgeleiteter Wellenzug wird verschiedenen Zuordnungsnetzwerken des automatischen Lesegerätes zugeleitet, von denen jedes einem anderen Schriftzeichen zugeordnet ist. Von allen Ausgangsklemmen aller Zuordnungsnetzwerke werden Signale geliefert, wenn ihnen ein Wellenzug zugeleitet wird. Das Netzwerk für das jeweilige Schriftzeichen, von dem der Wellenzug abgeleitet wurde, liefert das Ausgangssignal mit der größten Amplitude. Der absolute Betrag der größten Amplitude kann jedoch für verschiedene Schriftzeichen verschieden groß sein.

Die an die Zuordnungsnetzwerke anzuschließende Transistorschaltung zur Bestimmung der relativ größten Signalspannung aus einer gleichzeitig ankommenden Gruppe von Signalen, die jeweils den Basiselektroden einer entsprechenden Anzahl Transistoren zugeführt werden, von denen nur der Transistor mit dem größten Eingangssignal ein Ausgangssignal abgibt, ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Elektrode der Transistoren mit einem gemeinsamen Widerstand zur Erzeugung der Vorspannung verbunden ist und die

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Zunahme des Kollektorstromes des Transistors mit dem jeweils größten Eingangssignal durch die damit verbundene Erhöhung der Vorspannung die übrigen Transistoren mit geringeren Eingangssignalen sperrt.

Derartigen Geräten wird gelegentlich eine falsche Darstellung einer Nachricht durch ein Element zugeführt, z. B. wenn das Schriftzeichen schlecht gedruckt oder verstümmelt ist oder wenn das Schriftzeichen keines der Zeichen ist, für die ein Zuordnungsnetzwerk vorgesehen wurde. In jedem Fall würde das der Ausgangsklemme zugeordnete Element durch das Signal maximaler Amplitude fälschlicherweise identifiziert.

Zur weiteren zweckmäßigen Ausbildung der Schaltung ist daher ein getrennter Widerstand zwischen die Emitterelektroden eines jeden Transistors und den gemeinsamen Widerstand geschaltet. Durch diese Maßnahme werden mindestens zwei Transistoren leitend, wenn sich die Amplituden des größten fehlerhaften Ausgangssignals und eines weiteren Ausgangssignals nicht um einen hinreichenden Wert unterscheiden, der durch den Spannungsabfall an den zusätzlichen Emitterwiderständen festgelegt ist.

Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Schaltung besteht darin, zur Erzeugung einer Vorspannung den gemeinsamen Widerstand in den Kollektorkreis eines weiteren Transistors zu schalten, dem ein Steuerimpuls über die Basiselektrode zugeführt wird, der die Vorspannung aufhebt, so daß die Transistoren durch die zu vergleichenden Signale geöffnet werden können.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltung nach der Erfindung.

Der Einfachheit halber enthält das Ausführungsbeispiel nur vier Transistoren. Die Schaltung nach der Erfindung läßt sich aber auch mit einer größeren Anzahl von Transistoren, beispielsweise mit 14 Transistoren, aufbauen, die die Ziffern »0« bis »9« und vier weitere Schriftzeichen darstellen, die man dann zur Kennzeichnung von Kontennummern oder Währungseinheiten auf einem Scheck od. dgl. verwenden kann. Die Basiselektroden 15, 16, 17 und 18 der Transistoren 10, 11, 12 und 13 sind mit Eingangsklemmen 20, 21, 22 und 23 verbunden. Diese Eingangsklemmen empfangen Signale 51 bis 54, die beispielsweise von einem automatischen Lesegerät geliefert sein können.

Die Kollektorelektroden der Transistoren 10 bis 13 sind über die Widerstände 30, 31, 32 bzw. 33 mit einer Spannungsquelle verbunden. In dem dargestellten Beispiel sind npn-Transistoren vorgesehen. Deshalb verbinden die Widerstände 30 bis 33 die Kollektorelektroden mit einer positiven Spannungsquelle. Die Emitterelektroden 50, 51, 52 bzw. 53 sind über Widerstände 45, 46, 47 bzw. 48, einen gemeinsamen Leiter 55, eine Klemme 56 und den Widerstand 65 mit einer negativen Spannungsquelle verbunden. Im Ruhezustand fließt kein Strom durch die Widerstände 30 bis 33. Deshalb befinden sich die Kollektorelektroden aller Transistoren auf demselben Potential wie die Spannungsquellen. Unter normalen Betriebsbedingungen leitet nur einer der Transistoren 10 bis 13, und zwar der Transistor, dessen Basis das am meisten positive Eingangssignal zugeführt wird. Der leitende Transistor zieht von einer positiven Spannungsquelle durch seinen jeweiligen Widerstand 30 bis 33 Strom, so daß der Kollektor im Vergleich zu dem positiven Potential der Spannungsquelle negativ ist, während die Kollektorelektroden aller nichtleitenden Transistoren auf dem mit +14 Volt angegebenen Bezugspotential verbleiben. Jede Kollektorelektrode 35 bis 38 ist mit einer Ausgangsklemme 40, 41, 42 bzw. 43 verbunden, von denen die Klemme mit negativer Ausgangsspannung, das größte von den Eingangssignalen 51 bis 54 kennzeichnet, während sich alle anderen Klemmen auf dem positiven Bezugspotential befinden.

ίο Mit der gemeinsamen Ausgangsleitung 55 ist ein Torkreis 60 verbunden, um die Transistoren 10 bis 13 nur in vorherbestimmten Zeitspannen wirksam zu machen, während derer das charakteristische Eingangssignal identifiziert werden soll. Der Torkreis 60 enthält einen Transistorverstärker mit einem pnp-Transistor 62. Der Kollektor 63 ist über den Widerstand 65 mit einer negativen Spannungsquelle verbunden. Der Emitter 66 ist an eine positive Spannungsquelle angeschlossen, während die Basis 67 mit

ao einer Eingangsklemme 69 und über einen Widerstand 70 mit einer negativen Spannungsquelle verbunden ist.

Um die Wirkungsweise der Schaltung näher zu erläutern, wurden spezielle Werte des Potentials an den jeweiligen Klemmen angegeben, für die gegebenenfalls auch andere Werte gewählt werden können.

In seinem stabilen Zustand empfängt der Transistor 62 kein Eingangssignal an der Klemme 69, so daß eine Emitter-Basis-Vorspannung den Transistor leitend macht. Der Kollektor 63 befindet sich praktisch auf dem Potential des Emitters 66, nämlich auf + 6 Volt. Der Kollektor 66 ist über die Leitung 55 und Widerstände 45 bis 48 mit den betreffenden Emitterelektroden der Transistoren 10 bis 13 verbunden. Jede der Emitterelektroden befindet sich demnach auf einem Potential von +6VoIt. Die Signale 51 bis 54 überschreiten nie 6VoIt, deshalb wird eine Gegenvorspannung von dem Torkreis 60 über die Basis- und Emitterelektroden der Transistören 10 bis 13 aufrechterhalten, so daß keiner dieser Transistoren leitet und kein Signal an den Klemmen 40 bis 43 vorhanden ist, solange der Transistor 62 im leitenden Zustand verbleibt.

Zu einem vorbestimmten Zeitpunkt, in dem das Eingangssignal mit der größten Amplitude festgestellt werden soll, wird ein hinreichend positiver Impuls von kurzer Dauer auf die Eingangsklemme 69 des Torkreises 60 geführt, um eine Gegenvorspannung für die Basis und den Emitter des Transistors 62 ab-.zugeben und diesen zu sperren. Normalerweise würde jedoch das Potential der Ausgangsleitung 55 auf —14 Volt abfallen, wenn der Transistor 62 gesperrt ist. Da jedoch die Leitung 55 mit den Transistoren 10 bis 13 verbunden ist, wird das Potential durch die Leitfähigkeit der Transistoren 10 bis 13 bestimmt.

Für die weitere Beschreibung der Funktionsweise

der Schaltung soll zunächst angenommen werden, daß die Größe der Widerstände 45 bis 48 Null ist.

Dies ist gleichbedeutend damit, daß die Emitterelektroden 50 bis 53 direkt mit dem gemeinsamen Leiter 55 verbunden sind. Die Eingangssignale 51 bis 54 liegen zwischen —5 und +6VoIt. Die am meisten negativen und am meisten positiven Signale besitzen aber nicht notwendig diese Spannungen, sondern variieren innerhalb dieses Bereiches in Abhängigkeit von dem Charakter des gerade abgetasteten Schriftzeichens. Der Transistor, dem das am meisten positive Signal zugeführt wird, leitet sofort bei einer ver-

hältnismäßig hohen Stromstärke. Es sei ferner angenommen, daß das Signal 51 die höchste positive Spannung besitzt und der Basis des Transistors 10 zugeführt wird. In diesem Fall würde der Emitter 50 praktisch das Potential der Basis annehmen. Da die Emitterelektroden aller Transistoren miteinander verbunden sind, würden alle ein Potential annehmen, das praktisch gleich dem des am meisten positiven Eingangssignals ist. Da alle anderen Signale 52,53 und 54 negativ im Vergleich zu dem Signal 51 sind, leiten die entgegengesetzt vorgespannten Transistoren 11,12,13 nicht. Folglich leitet nur der Transistor 10, der in diesem Beispiel den am meisten positiven Impuls erhält, und gibt einen negativen Ausgangsimpuls an seine Klemme 40 ab, während die Ausgangsklemmen aller übrigen Transistoren auf + 14 Volt bleiben.

Es wurde bereits erwähnt, daß bei der Schaltung nach der Erfindung unter verschiedenen Bedingungen zwei verschiedene Ergebnisse erhalten werden. Es ao ergibt sich nämlich ein einziges Ausgangssignal, wenn das Verhältnis zwischen dem größten und dem nächstgrößten Eingangssignal größer ist als ein vorgegebener Wert, bei dem ein Element noch richtig identifiziert und von allen anderen unterschieden wird, währen*d die Schaltung mehrere Ausgangssignale abgibt, wenn das genannte Verhältnis kleiner ist als der vorgegebene Wert, wodurch ein falsch dargestelltes Element identifiziert wird. Diese Wirkungsweise der Schaltung wird dadurch bewerkstelligt, daß Widerstände 45, 46, 47 und 48 vorgesehen werden.

Die Wirkungsweise der Schaltung mit den Widerständen 45 bis 48 soll nun beschrieben werden. Derjenige der Transistoren 10 bis 13, dem das größte Eingangssignal zugeführt wird, beginnt zu leiten, sobald dies durch den Torkreis 60 ermöglicht wird. Entlang dem betreffenden der Widerstände 45 bis 48 ist jedoch nun ein Spannungsabfall vorhanden, und die Spannung am gemeinsamen Leiter 55 ist etwas geringer als die des größten Eingangssignals. Deshalb ist die vom Leiter 55 zu den anderen Emitterelektroden geführte Spannung negativ im Vergleich zu dem größten Eingangssignal, aber die Spannung des Leiters 55 kann geringer sein als die des nächstgrößeren Eingangssignals. Dies hängt davon ab, ob das ursprüngliche Element eine wahre oder falsche Darstellung der zu erkennenden Nachricht ist. Solange das größte Eingangssignal um einen vorherbestimmten Prozentsatz größer ist als das nächstgrößere Eingangssignal, wird das größte Eingangssignal durch ein entsprechendes Signal an einer Ausgangsklemme der Schaltung identifiziert. Wenn jedoch das Verhältnis zwischen den beiden größten Eingangssignalen kleiner ist als der vorgegebene Wert, zeigt die Schaltung an, daß die Eingangssignale falsch sind oder daß ein Irrtum bei der von den Eingangssignalen übermittelten Informationen vorliegt. In diesem Fall würden zwei oder mehr der Ausgangsklemmen der Schaltung Signale abgeben.

Es sollen nun spezielle numerische Werte angegeben werden, um zu zeigen, wie diese Schaltung entweder ein einzelnes Ausgangssignal oder zwei oder mehr Ausgangssignale in Abhängigkeit von der relativen Höhe der Eingangssignale liefert. Für dieses Beispiel sollen spezielle Werte des Widerstandes für die verschiedenen interessierenden Widerstände angegeben werden. Jeder der Widerstände 45 bis 48 besitzt einen Widerstand von 300 Ohm und der Widerstand 65 einen Widerstand von 8200 Ohm. Es wird angenommen, daß das größte der Eingangssignale 51 bis 54 eine Spannung von +4VoIt besitzt. Der Transistor, dessen Basis dieses Signal zugeführt wird, bewirkt, daß der gemeinsame Leiter eine Spannung von etwa 3,3 Volt annimmt, wenn der Widerstand dieses Transistors zwischen Basis und Emitter 30 Ohm beträgt. Es wurde bereits oben erwähnt, daß der maximale Spannungsbereich der Eingangssignale 51 bis 54 zwischen einer Bezugsgröße von — 5 Volt und einem Maximum von + 6 Volt liegt. Da das größte Eingangssignal in diesem Beispiel + 4 Volt und die Bezugsgröße — 5 Volt beträgt, wird die tatsächliche Größe der größten Eingangsspannung 9 Volt. Das Potential des Leiters 55 beträgt im Hinblick auf die Bezugsgröße von -5 Volt 8,3 Volt und beträgt 92% des Potentials des größten Eingangssignals. Wenn das Potential aller übrigen Eingangssignale kleiner ist als 92% des Potentials des größten Eingangssignals, wird nur ein einziges Ausgangssignal in der Schaltung erzeugt. Dieses Ausgangssignal entspricht dem größten Eingangssignal. Wenn andererseits irgendein Eingangssignal größer ist als 92% des größten Eingangssign'als, werden mehrere Ausgangssignale erzeugt, wodurch ein Fehler angezeigt wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Transistorschaltung zur Bestimmung der relativ größten Signalspannung aus einer gleichzeitig ankommenden Gruppe von Signalen, die jeweils den Basiselektroden einer entsprechenden Anzahl Transistoren zugeführt werden, von denen nur der Transistor mit dem größten Eingangssignal ein Ausgangssignal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Elektrode (50 bis 53) der Transistoren (10 bis 13) mit einem gemeinsamen Widerstand (65) zur Erzeugung der Vorspannung verbunden ist und die Zunahme des Kollektorstromes des Transistors mit dem jeweils größten Eingangssignal durch die damit verbundene Erhöhung der Vorspannung die übrigen Transistoren mit geringeren Eingangssignalen sperrt.

2. Transistorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein getrennter Widerstand (45, 46, 47, 48) zwischen die Emitterelektroden (50, 51, 52, 53) eines jeden Transistors und den gemeinsamen Widerstand (65) geschaltet ist.

3. Transistorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer Vorspannung der gemeinsame Widerstand (65) in den Kollektorstromkreis eines weiteren Transistors (62) geschaltet ist, dem ein Steuerimpuls über die Basiselektrode (67) zugeführt wird, der die Vorspannung aufhebt, so daß die Transistoren (10 bis 13) durch die zu vergleichenden Signale geöffnet werden können.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 915 750;
Radio und Fernsehen, 1958, S. 423 bis 426.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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